ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ СОРТИРОВКИ ВИНТОВОЧНЫХ КАПСЮЛЕЙ В СТРЕЛКОВОМ СПОРТЕ С ЦЕЛЬЮ УМЕНЬШЕНИЯ РАЗБРОСА СКОРОСТИ ПУЛИ И СНИЖЕНИЯ ВЕРОЯТНОСТИ НЕПОДЖИГА ПОРОХА ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ

АННОТАЦИЯ

В статье приведены диаграммы статистических распределений по массе винтовочных капсюлей для спорта и охоты ВБ-7М, КВБ-223, КВБ-223М, КВБ-7,62, Federal Premium GM210M и GM205M, FIOCCHI Large Rifle, RWS 5341, впервые описаны результаты исследования влияния массы ударного состава капсюля на скорость пули при стрельбе из спортивной винтовки, проведено исследование статистической связи массы капсюля и ударного состава, сформулированы условия, описана методика и даны практические рекомендации по сортировке капсюлей по массе.

Статья полезна спортсменам, занимающимся стрелковым спортом, охотникам, а также всем любителям высокоточной стрельбы из нарезного оружия.

ABSTRACT

The article presents diagrams of statistical distributions by weight of rifle caps for sports and hunting KVB-7M, KVB-223, KVB-223M, KVB-7.62, Federal Premium GM210M and GM205M, FIOCCHI Large Rifle, RWS 5341, for the first time describes the results of a study of the effect of the mass of the percussion cap on the bullet velocity when shooting from a sports rifle, a study of statistical the relationship between the mass of the capsule and the impact composition, the conditions are formulated, the methodology is described and practical recommendations for sorting capsules by weight are given.

The article is useful for athletes engaged in shooting sports, hunters, as well as all fans of high-precision shooting from rifled weapons.

Ключевые слова: Капсюли КВБ-7М, КВБ-223, КВБ-223М, КВБ-7,62, Federal Premium GM210M, GM205M, FIOCCHI Large Rifle, RWS 5341. Масса капсюля, ударный состав, скорость пули, масса колпачка, наковаленки и ударного состава, статистические характеристики распределения массы капсюлей, связь массы капсюля и состава, вероятность неподжига пороха.

Keywords: Caps KVB-7M, KVB-223, KVB-223M, KVB-7.62, Federal Premium GM210M, GM205M, FIOCCHI Large Rifle, RWS 5341. Capsule mass, percussion composition, bullet velocity, mass of cap, anvil and percussion composition, statistical characteristics of the capsule mass distribution, the relationship between capsule mass and composition, the probability of non-ignition of gunpowder.

В стрелковом спорте – в первую очередь в ф-классе, бенчресте, высокоточной стрельбе на дальние дистанции - величина разброса скорости пули является важным параметром обеспечения стабильно кучной стрельбы. Отклонение скорости пули зависит от многих факторов, в том числе от качества патрона и его составляющих, которые включают капсюль, гильзу, порох и пулю.

Из разных источников [2, 7, 11, 13, 15] можно сделать вывод, что капсюль, обеспечивая начальное давление в гильзе и высокотемпературный тепловой поток, при отклонении характеристик его срабатывания может изменять процесс воспламенения и горения зерен пороха, что приводит к изменению скорости пули в диапазоне от 5-7 м/с до 20-35 м/с. Такая разница может привести к заметному смещению координаты точки попадания при выстрелах на дальнюю дистанцию, особенно пулей с небольшим баллистическим коэффициентом. Например, по расчету [5] отклонение на 22 м/с скорости пули Berger VLD 130 gr при стрельбе на 700 метров приведет к отклонению точки попадания на 227 мм, и это пуля с высоким баллистическим коэффициентом.

В спортивной стрельбе с высокой кучностью для уменьшения разброса начальной скорости пули и рассеивания точек попаданий самые взыскательные стрелки сортируют гильзы по массе и объему, отбирают пули по массе и размерам, делают дополнительную обработку носиков пуль (подрезка, ужатие и сверление), просеивают и смешивают порох из нескольких банок. Однако мы не встречали исследований, в которых уменьшение разброса скорости пули достигалось бы сортировкой капсюлей по массе.  В известных нам работах в основном сравнивали действие капсюлей разных типов и производителей, испытывая их в модельных установках и стволах с замером давления и усилия, характера вспышки, времени горения ударного состава и скорости пули. Мы не нашли работ, в которых бы исследовалось влияние на начальную скорость пули разброса массы капсюлей и их компонентов в пределах одной партии. Практически нет данных о том, насколько сильно влияет на начальную скорость пули и кучность разброс массы капсюлей в сравнении с разбросом указанных выше параметров других компонентов патрона. Полученные нами диаграммы статистических распределений винтовочных капсюлей по массе, сравнение капсюлей по массе ударного состава в пределах одной партии, оценка влияния массы ударного состава капсюля на скорость пули при стрельбе из спортивной винтовки, статистическая связь массы капсюля и ударного состава возможно приводятся впервые.

Вопрос, который мы исследовали и описываем в данной статье, заключался в том, может ли сортировка по массе капсюлей «из одной коробки» привести к уменьшению разброса скорости пули или к снижению вероятности неподжига пороха при отрицательных температурах. Целью данного исследования являлся поиск связи массы ударного состава со скоростью пули и массой капсюля, выработка практических рекомендаций и построение на этой основе правил и методики сортировки капсюлей по массе в случае такой необходимости. Для достижения поставленной цели проведены работы, включающие построение модели сортировки капсюлей, измерения массы капсюлей, колпачков и наковаленок, экспериментальные отстрелы, статистическую обработку и обобщающий анализ с выводами и рекомендациями.

Спортсмены обычно закупают большие партии капсюлей, и поскольку у многих из них еще имеются запасы на многие годы вперед, актуален анализ не только отечественных, но и импортных капсюлей. Поэтому исследования охватывали большие и малые винтовочные капсюли типа боксер разных производителей капсюлей для спорта и охоты.

Представленные ниже данные получены в результате многолетних исследований.  На рис. 1 приведены распределения по массе исследованных партий больших винтовочных капсюлей КВБ-7М, КВБ-7,62, Federal Premium GM210M, FIOCCHI, RWS 5341 и малых винтовочных капсюлей КВБ-223, КВБ-223М, Federal Premium GM205M группами по 100, 150 и 250  штук в зависимости от упаковки. Распределения получены путем взвешивания капсюлей из стандартных коробок на лабораторных весах AND с точностью 0,5 мг. Часть капсюлей и их компонентов для повышения точности взвешивалась 2-3 раза и затем полученные результаты измерений усреднялись. Для удобства результаты расчетов средних значений массы капсюлей на рис. 1 округлены до целых значений мг.

Рисунок. 1 Частота распределения по массе капсюлей разных производителей, мг

По графикам рис. 1 видно, что масса капсюлей в исследованных партиях распределена в некоторых пределах, например, КВБ-7М в пределах 322-338 мг, Federal Premium GM205M в пределах 231-244 мг и тд. Возможно, это следствие производственного контроля, отбраковывающего капсюли меньше или больше указанной массы, возможно, это обеспечивается точностью технологического оборудования.

Конструктивно капсюль типа боксер состоит из металлических колпачка и наковальни, между которыми на дне колпачка находится ударный состав, закрытый мембраной [12]. Статистическое распределение массы капсюля определяется статистическими распределениями массы металлических деталей и ударного состава.

Распределение массы мембраны, на наш взгляд, можно не учитывать. В табл. 1 приведены полученные по результатам измерений диапазоны значений массы капсюлей и их компонентов. Для получения диапазона значений массы капсюлей, колпачков, наковаленок и ударного состава были взвешены и пронумерованы капсюли определенных партий, затем их взвесили после отстрела и определили массу ударного состава как разницу в массе каждого конкретного капсюля до и после отстрела. Поскольку после выстрела в капсюле остается 3-4 мг шлаков, они были растворены и удалены, металлические детали перед взвешиванием тщательно очищены от нагара и шлаков.

Таблица 1.

Диапазон значений массы капсюлей и их компонентов, мг, %

Как видно из табл. 1, несмотря на то, что ударный состав имеет массу почти в 10 раз меньше, чем в сумме колпачок и наковальня, абсолютное значение ее разброса соизмеримо с разбросом суммарной массы колпачка и наковальни за счет того, что относительный разброс массы ударного состава почти на порядок превышает разброс массы металлических деталей капсюля. Это дает хороший шанс обеспечения сортировки капсюлей по массе ударного состава с учетом его заметного вклада в разброс общей массы капсюля.

В табл. 2 приведены возможные варианты связи массы ударного состава капсюля со скоростью пули и с массой капсюля. Из нее видно, что контроль массы капсюля эффективен только в одном случае – при наличии одновременно статистической связи массы ударного состава со скоростью пули и массой капсюля.

Таблица 2.

Условия эффективного контроля зависимости скорости пули или вероятности неподжига пороха от массы ударного состава по массе капсюля

В отношении распределения массы металлических деталей исследованных капсюлей не все однозначно. Известно, что для магнум капсюлей и высоких давлений в стволе применяются более толстые колпачки и наковаленки. Однако нам нередко в коробке попадались капсюли со смесью колпачков и наковаленок разной средней массы. Для конкретных выборок (коробка 100, 150, 250 штук) мы получили такие широкие значения диапазонов массы капсюлей КВБ-7М, Premium GM210M и GM205M, RWS 5341, КВБ-223М и их компонентов, представленные на рис. 1 и в табл. 1 именно из-за того, что в исследованных партиях используется смесь колпачков и наковаленок разной средней массы.

Например, у одной группы капсюлей КВБ-7М средняя масса колпачков и наковаленок составляет соответственно 220 и 72 мг, у другой 217 и 67 мг. При этом средняя масса состава в обеих группах одинаковая. Об исследовании отличий массы капсюлей КВБ-7 и КВБ-7М и их компонентов сообщается также в работе [13]. Возможно, производитель капсюлей КВБ ориентирован на потребителя стандартных капсюлей для спорта и охоты, для которого смесь металлических деталей разной массы в одной партии капсюлей допустима, и у него нет задачи производства спортивных матчевых капсюлей. Однако в нашем исследовании это приводит к тому, что при попытке сортировки капсюлей по массе будут просто отбираться капсюли с колпачками и наковаленками меньшей или большей массы.

Каждая статистически однородная группа металлических деталей имеет разброс массы примерно в два раза меньше, чем их смесь.

Разные массы колпачков и наковаленок наблюдаются в партиях почти всех производителей. Например, в капсюлях Federal Premium GM210M наряду с наковаленками средней массой 90 мг встречаются другие наковаленки средней массой 86 мг и разные колпачки 227 и 215 мг. Капсюли массой 336, 337 и 342 мг, которые мы не стали включать в рис. 1 и табл. 1, имели совсем легкие наковаленки массой 73 мг. Капсюли RWS 5341 немецкой фирмы или российские КВБ-223М в одной коробке вообще похоже представляют смесь двух групп капсюлей с разной массой колпачков и наковаленок (рис. 1). В малых капсюлях Federal Premium GM205M встречаются наковаленки 52 и 60 мг, колпачки массой 155 и 160 мг. При этом средняя масса ударного состава практически не зависит от массы применяемых металлических компонентов, хотя и здесь есть нюансы. Распределения отдельных выборок капсюлей FIOCCHI, RWS 5341, КВБ-223М и других на рис. 1 имеют выраженную двухмодовую структуру и выпадают из общих распределений именно по причине разной средней массы металлических деталей в одной коробке при одинаковой средней массе состава.

Не только масса компонентов, но и сборки у разных производителей немного отличаются. В частности, в некоторых капсюлях (например КВБ-7М) наковаленки свободно выпадают после выстрела, тогда как у других (например Federal Premium GM205M) для разделения колпачка и наковаленки после выстрела нужно приложить значительное усилие. Это может в некоторых случаях облегчить смещение наковаленки и привести к разрушению ударного состава между колпачком и наковаленкой при посадке капсюлей в капсюльное гнездо гильзы со значительным усилием.

Во всех случаях, когда в одной коробке обнаружена смесь колпачков и наковаленок разной массы, сортировка капсюлей по массе для цели ограничения скорости пули теряет смысл, потому что вместо отбраковки капсюлей со слишком малой или слишком большой массой ударного состава будут просто разделяться капсюли с легкими или тяжелыми металлическими деталями капсюля. Такие капсюли нужно сначала попытаться разделить на однородные группы по массе. Судя по тому, что все производители исследованных капсюлей допускают смесь сборок с разной средней массой металлических деталей, они считают некритичным влияние на процесс выстрела их массы, толщины, жесткости и качества сборки. В этой связи надо отметить, что мы исследуем капсюли известных производителей марок Federal Premium, КВБ, FIOCCHI, RWS. При этом исследованные капсюли Federal Premium по маркировке являются матчевыми. Это капсюли повышенного качества [8]. Значит, от стандартных капсюлей менее известных производителей спортсменам следует ожидать еще большего разброса массы колпачков, наковаленок и ударного состава, а также пересортицы металлических деталей.

Вопросы, которые ставят распределения на рис. 1 и в табл. 1, заключаются в том, является ли отклонение массы ударного состава доминирующим фактором влияния капсюля на скорость пули (в числе которых отклонения рецептуры ударного состава, времени его сгорания, размера факела и т. п.) и насколько существенно будет влиять изменение массы капсюлей в производственных диапазонах на максимальное давление и скорость пули? Для ответа на последний вопрос условно будем исходить из того, что для ф-класса и бенчреста на длинных дистанциях, а также для стрельбы на дальние дистанции заметным можно считать отклонение скорости от номинала более 2 м/с (это только от капсюля, исключая множество других факторов, которые еще больше увеличат разброс скорости). Например, при средней скорости 832 м/с можно считать заметным отклонение скорости от действия капсюля за границами диапазона 830-834 м/с. При таком подходе у нас появляется логика сортировки капсюлей по признаку удержания скорости в установленных пределах.

Для оценки влияния массы ударного состава на скорость пули был проведен отстрел капсюлей разных производителей из винтовок разных калибров.

В одном из давних тестов были собраны максимально однотипные патроны с капсюлями Federal Premium GM205M (винтовка Zauer 100 в калибре 6.5 Creedmoor, гильзы Lapua, порох VihtaVuori №150 массой 37,5 gr, пуля Lapua Scenar 139 gr). Капсюли были в основном отобраны по средней массе и несколько по крайним отклонениям. Скорость пули измеряли хронометром LabRadar. На рис. 2 приведены результаты тестового отстрела 16 патронов с капсюлями Federal Premium GM205M в порядке очередности выстрелов. При отстреле патронов использовалось большинство капсюлей с одинаковой массой 238 мг и к ним подмешано несколько капсюлей с массой от 233 до 242 мг. Разница в скорости пули (от суммы влияния всех факторов, включая капсюль) составила 5 м/с. Интересно, что из 16 патронов 11 показали одинаковую скорость 832 м/с. Скорее это просто случайность, но возможно и совпадение капсюлей по массе ударного состава и характеристикам срабатывания. Патроны были идеально подготовлены и поэтому по «дорожке» скорости 832 м/с и отклонениям от нее можно надеяться, что разброс скорости действительно в основном идет от разной массы капсюля.

Рисунок 2. Скорость пули в порядке очередности 16 выстрелов при использовании капсюлей Federal Premium GM205M разной массы (233-242 мг).

С капсюлями Federal Premium GM210M был проведен эксперимент с винтовкой Blaser R8 в калибре 6.5x55 SE c двумя разными пулями с определением массы ударного состава капсюля. На рис. 3 приведены графики скорости пули и массы ударного состава по двум сериям также в порядке очередности выстрелов.

а)

б

Рисунок 3. Изменение скорости пули и массы ударного состава капсюлей Federal Premium GM210M. Значения расположены в порядке очередности выстрелов. Винтовка Blaser R8 в калибре 6.5х55 SE, порох ирбис 560 3/19 (46,7 гр и 46 гр), пули ELD-M 140 gr (а) и Mega 155 gr (б), гильзы Lapua.

Капсюли Federal Premium GM210M, винтовка Blaser R8 в калибре 6.5х55 SE, порох ирбис 560 3/19 (46,7 гр и 46 гр), пули ELD-M 140 gr и Mega 155 gr, гильзы Lapua. Обе пули настроены по навеске и глубине посадки [8]. Синими линиями обозначена масса ударного состава, а красными скорость пули. Достаточно ясно видно, что в обоих случаях скорость пули отслеживала массу ударного состава.

Некоторые несовпадения графиков массы состава и скорости на рис. 3 могли быть вызваны множеством других факторов влияния, в том числе и погрешностью измерений. Как уже говорилось, измерение массы капсюля и его компонентов производилось с точностью до 0,5 мг на лабораторных весах AND и фактическая масса ударного состава в точках 5, 6, 7 на рис. 5 могла быть например, не 37 или 38, а 37,5 мг.

В этом эксперименте зависимость средней скорости от массы ударного состава для патронов с капсюлями Federal Premium GM210M неожиданно получилась достаточно сильная – изменение массы состава с 35 до 38 мг привело к изменению скорости пули ELD-M 140 gr с 812 до 819 м/с (рис. 4а), изменение массы состава с 34 до 38 гр – к изменению скорости пули Mega 155 gr с 798 до 806 м/с (рис. 4б). Такая сильная зависимость также может говорить о том, что капсюль Federal Premium GM210M слишком мощный для этого калибра и с этим порохом, и о том, что можно ждать заметного влияния этого капсюля в этом калибре на разброс скорости.

Рисунок 4. Зависимость скорости пули от массы ударного состава. Капсюли Federal Premium GM210M, винтовка Blaser R8 в калибре 6.5х55 SE, порох ирбис 560 3/19 (46,7 гр и 46 гр), пули ELD-M 140 gr (а) и Mega 155 gr (б), гильзы Lapua

Далеко не всегда удавалось получить такую убедительную связь массы ударного состава и скорости пули, «очищенную» от влияния множества других факторов, как на рис. 2 или 4, однако представленный случай является экспериментально полученным фактом.

На рис. 5 приведены зависимости скорости пули от массы ударного состава для патронов с капсюлями КВБ-7М-1 и КВБ-7М-2, которые отличались разной массой металлических деталей. Использовалась винтовка Blaser R8 в калибре 6.5х55 SE, порох ирбис 560 партия 3/19 (46,7 гр), пули ELD-M 140 gr. Связь массы состава и скорости пули в этом случае имеет низкую корреляцию, но в обоих случаях все же прослеживается, что изменение массы ударного состава на 1 мг вызывает изменение скорости пули примерно на 1 м/с. Снова обратим внимание, что погрешность измерений в 0,5 мг может заметно сдвинуть точки на графиках.

Рисунок 5. Зависимость скорости пули от массы состава. Капсюли КВБ-7М-1 (а) и КВБ-7М-2 (б), винтовка Blaser R8 в калибре 6.5х55 SE, порох ирбис 560 3/19 (46,7 гр), пули ELD-M 140 gr, гильзы Lapua

На рис. 6 приведены графики скорости пули и массы ударного состава, полученные для патронов с капсюлями Federal Premium GM205M винтовками Tikka T3 Tactical A1 в калибре 223 Rem (порох вихта 140 (23 гр), пули Бергер VLD 80 гр, гильзы Lapua) и Кэлбли Панда в калибре 6 РРС (порох VihtaVuori 133 (29,5 гр), пули Berger VLD 68 гр, гильзы 220 rus). Связь скорости пули и массы состава не такая очевидная, как на графиках рис. 3, но также хорошо прослеживается. Достаточно ясно видно, что в обоих случаях скорость пули отслеживала массу состава, и именно это важно.

а)

б)

Рисунок 6. Связь массы состава и скорости пули, капсюли Federal Premium GM205M, винтовки: а - Tikka T3 Tactical A1 в калибре 223 Rem и б – Кэлбли Панда в калибре 6 РРС

На рис. 7 представлена связь массы состава и скорости пули для винтовки Tikka T3 Tactical A1 в калибре 223 Rem, патроны с капсюлями Federal Premium GM205M. Корреляция массы состава и скорости пули невысокая из-за вероятного сильного фонового влияния других факторов, но все же их связь и здесь хорошо прослеживается.

Рисунок 7. Связь массы ударного состава и скорости. Капсюль Federal Premium GM205M. Винтовка Tikka T3 Tactical A1 в калибре 223 Rem, пули Berger VLD 80 gr

При изменении массы состава с 18 до 25 мг скорость пули изменяется в среднем от 806 до 813 м/с, то есть, можно сказать, что изменение массы состава на 1 мг приводит к изменению скорости пули примерно на 1 м/с.

На рис. 8 представлены зависимости скорости пули от массы ударного состава капсюлей Federal Premium GM205M, полученные в другом эксперименте с винтовками Кэлбли Панда в калибре 6РРС и ТАС 30 Dolphin в калибре 6.5х47. Зависимости имеют очень низкий коэффициент корреляции, однако связь состава и скорости все же прослеживается и в этих случаях и составляет 0,5 м/с при изменении массы состава на 1 мг.

Таким образом, по распределениям массы капсюлей в табл. 1 и на рис. 1 - 8 и с учетом влияния ударного состава на скорость пули можно видеть, что, если не заниматься сортировкой капсюлей, отклонение скорости в наших исследованиях может достигать 6-15 м/с. Нужно учитывать, что при небольшом числе выстрелов вероятность попадания в патрон капсюлей с минимальной и максимальной массой ударного состава невелика, она составляет несколько процентов, поэтому разброс скорости от капсюлей при малом числе выстрелов может быть меньше. Но если отстреливать всю коробку 100 штук, то капсюли с минимальной и максимальной массой ударного состава неизбежно попадут в патроны.

Рисунок 8. Связь массы ударного состава и скорости. Капсюль Federal Premium GM205M. Винтовки Кэлбли Панда 6РРС (а) и ТАС 30 Dolphin 6.5х47 (б)

Из проведенных экспериментов на наш взгляд следует вывод о том, что масса ударного состава может быть одним из факторов, вызывающих отклонение скорости пули, в нашем случае в пределах 6-15 м/с с учетом распределений, приведенных на рис. 1. Такой разброс скорости пули является достаточной причиной для исследования возможности ее ограничения за счет сортировки капсюлей.

Зависимость массы ударного состава и скорости пули позволяет установить верхнее и нижнее ограничение на массу состава и таким образом дальнейшая эффективность сортировки капсюлей по массе целиком зависит от статистической связи массы капсюля и его ударного состава. Рассмотрим схему и возможные результаты сортировки исследованных капсюлей с целью ограничения разброса начальной скорости пули. Учитывая вероятностный характер связи массы капсюля и ударного состава, мы должны решить задачу: какие пределы А_min – А_max нужно установить на массу капсюля А, чтобы масса ударного состава Y находилась в установленных по ограничению скорости пули пределах Y_min – Y_max с вероятностью не ниже Р, например, Р ≥ 0,95. Задача может формулироваться и по другому, например, как выбрать оптимальное соотношение диапазонов (А_min – А_max)/(Y_min – Y_max) или ∆_А/∆_Y, чтобы по пределам А_min – А_max не забраковать слишком большой процент капсюлей, которые на самом деле укладываются в установленный диапазон Y_min – Y_max по массе ударного состава, или наоборот не допустить слишком большого процента капсюлей, в которых масса ударного состава выходит за установленный диапазон.

Для решения этой задачи мы должны определить параметры распределения капсюлей и их компонентов. Как видно из графиков на рис. 1 и табл. 1 и с учетом факта присутствия в капсюлях смеси колпачков и наковаленок разной массы, сделать это имеет смысл только для однородных выборок металлических деталей капсюлей. При наличии в коробке смеси колпачков и наковаленок разной массы решить задачу сортировки капсюлей по массе ударного состава гораздо сложнее.

В табл. 3 приведены статистические параметры распределения капсюлей различных производителей, рассчитанные по результатам измерений однородных групп колпачков и наковаленок. При расчете этой таблицы одиночные выпадающие значения массы капсюлей из распределений на рис. 1 и в табл. 1 не учитывались. Для сравнения в табл. 3 также приведены параметры распределения капсюлей КВБ-7М и их компонентов «из коробки» и после сортировки на две группы по средней массе колпачков и наковаленок (КВБ-7М-1 и КВБ-7М-2).

Поставленную задачу сортировки капсюлей по массе мы исследовали, сочетая прямые измерения по реальным отстрелам и моделирование с использованием генераторов случайных чисел [6, 10, 14]. Опишем решение задачи, алгоритм которой более подробно приведен в нашей отдельной статье [4]. Мы брали капсюли, 5-15 пачек по 100-250 штук в каждой пачке, по результатам взвешивания определяли их закон распределения и его статистические характеристики (при соответствии закона нормальному определяли среднее и среднее квадратическое отклонение N(m_А, Ϭ_А), для любого другого распределения f(A) свои статистические характеристики), отстреливали представительную выборку от них, определяли статистические характеристики массы колпачка и наковальни m_х, Ϭ_х или f(Х), и по ним определяли статистические характеристики ударного состава m_Y, Ϭ_Y или f(Y). Далее «отсеивали» значения за пределами производственного контроля, приводя их в состояние «как в коробках» (например, для капсюлей Federal Premium GM205M это диапазон 231-244 мг) и после этого исследовали процесс сортировки.

Таблица 3.

Средние значения и стандартные отклонения массы капсюлей и их компонентов, мг

Нам нужно было, зная исходные распределения массы капсюлей и массы колпачков и наковален в партии капсюлей, определить границы А_min – А_max отбраковки капсюлей по массе, исходя из требования нахождения массы ударного состава в границах Y_min – Y_max с заданной вероятностью Р или из других условий. Для этого в программе были установлены фильтры, которые при отбраковке удаляли капсюли с массой меньше А_min и больше А_max, а также связанные с ними колпачки, наковальни, мембраны и ударный состав. Оставшийся массив анализировался в расчетных точках на соответствие требованиям Y_min ≤ Y ≤ Y_max по вероятности не ниже Р = Р_зад (например, Р = 0,95) и вручную или с помощью методов численного поиска [5, 9] находился такой диапазон А_min – А_max в котором выполнялось условие Y_min ≤ Y ≤ Y_max с вероятностью Р. Программа попутно позволяет определять долю всех забракованных капсюлей, а также долю принятых капсюлей, масса ударного состава в которых не соответствует установленным требованиям, и долю забракованных капсюлей, в которых на самом деле масса ударного состава соответствует требованиям. Для получения высокой достоверности и ухода от необходимости определять доверительные интервалы реальные выборки составляли сотни образцов, а моделируемые выборки от 10000 до 60000 образцов каждой детали капсюля.

Для наглядности анализа мы смоделировали статистические связи массы капсюля и ударного состава с помощью генератора случайных чисел по представленным в таблице 3 статистическим параметрам для капсюлей различных производителей и построили диаграммы и карты сортировки. Они позволяют видеть, в каких пределах изменяется в исследованных партиях масса капсюлей и масса ударного состава, как они связаны между собой и для каких из исследованных капсюлей задача их сортировки по массе ударного состава решается, а для каких теряет смысл. Каждая точка на диаграмме «масса капсюля - масса ударного состава» соответствует случайному сочетанию массы капсюля и состава.

Из табл. 3 и рис. 9 видно, что наиболее благоприятным вариантом для сортировки являются капсюли Federal Premium GM205M исследованной партии, поскольку у них из-за маленького разброса массы колпачка с наковальней и относительно большого разброса массы ударного состава (отношение Ϭ_х/Ϭ_Y ≤ 0,7) разброс капсюлей в сборке в основном определяется разбросом массы состава.

Для решения задачи отбраковки капсюлей Federal Premium GM205M по массе ударного состава мы должны задать пределы Y_min – Y_max на диапазон массы состава и вероятность нахождения массы в этих пределах. Их мы получаем из зависимости по влиянию массы капсюльного состава на скорость пули и желаемого диапазона влияния или из других соображений. Например, из графиков на рис. 7 для винтовки Tikka T3 Tactical A1 в калибре 223 Rem получаем, что отклонение массы состава капсюля Federal Premium GM205M на 1 мг приводит к отклонению скорости пули на 1 м/с, а из графиков на рис. 8 получаем, что отклонение массы состава капсюля Federal Premium GM205M на 1 мг для винтовок Кэлбли Панда в калибре 6РРС и ТАС 30 Dolphin в калибре 6.5х47 приводит к отклонению скорости пули на 0,5 м/с. Предположим, мы хотим, чтобы от капсюля скорость отклонялась не более чем на 2 м/с. Тогда при номинальной массе состава 23 мг выбираем для первого случая диапазон ∆_Y1 = 2 мг, а для второго ∆_Y2 = 4 мг и соответствующие им диапазоны отклонения массы состава Y_min – Y_max = 21 ≤ Y ≤ 25 мг и 19 ≤ Y ≤ 27 мг. Будем исходить из условия, что мы хотим уложиться в этот диапазон с вероятностью Р = 0,95.

Для расчетов за основу принимаем распределение капсюлей Federal Premium GM205M по массе, представленное на рис. 1 и в табл. 3. В конкретном варианте расчета использованы следующие цифры: m_А = 238, Ϭ_А= 2,46; m_х = 215, Ϭ_х = 1,39; m_Y = 23, Ϭ_Y = 2,03, ∆_Y = 2 мг, рабочий диапазон по массе капсюлей 231-244 мг. Установим границы по массе ударного состава 21 ≤ Y ≤ 25 мг, ∆_Y = 2 мг. Без сортировки по расчету 32% капсюлей будет иметь массу состава меньше 21 мг или больше 25 мг. При установлении границ по сортировке число капсюлей, не удовлетворяющих условиям сортировки, снижается. Например, ограничивая массу капсюля одновременно сверху и снизу в диапазоне 234 ≤ А ≤ 242 мг, мы уменьшаем количество капсюлей, не соответствующих условиям, до 23%, при этом 10% капсюлей будет отбраковано. Если еще больше ужесточить контроль, например, установить границы отбраковки 235 ≤ А ≤ 241 мг, то присутствие в оставшейся выборке капсюлей, не соответствующих условиям, сократится до 15%, но при этом будет забраковано 23% капсюлей.

На рис. 9 приведены диаграммы статистической связи массы капсюля и массы ударного состава капсюлей Federal Premium GM205M без отбраковки (а) и карта отбраковки (б) по границам 235 ≤ А ≤ 241 мг. Видно, что при такой отбраковке удаляется много капсюлей с массой состава меньше 21 и больше 25 мг (удаленные капсюли изображены квадратами).

Однако достаточное количество капсюлей в указанном выше диапазоне все еще имеют массу состава, выходящую за пределы 21 ≤ Y ≤ 25 мг (красные кружки), и это неизбежные издержки статистической связи. Одновременно в отбракованные попали капсюли, удовлетворяющие ограничению по массе ударного состава (серые треугольники).

а)

б)

Рисунок 9. (а) Диаграмма статистической связи массы капсюля и массы ударного состава капсюлей Federal Premium GM205M и (б) карта отбраковки по диапазону массы капсюлей 235 ≤ А ≤ 241 мг

При более широких пределах по массе состава 19 ≤ Y ≤ 27 мг для второго случая мы и без отбраковки имеем менее 5% капсюлей, не удовлетворяющих условиям. Сравнение двух вариантов показывает, как решение по выбору диапазона отбраковки капсюлей зависит от степени влияния массы состава на скорость пули и требований по ограничению скорости.

На рис. 10 приведена реальная связь массы капсюля Federal Premium GM205M и массы ударного состава в широком диапазоне по данным измерений, которая подтверждает расчетную диаграмму на рис. 9. Как видно из графиков рис. 10, коэффициент корреляции между массой капсюля и массой ударного состава превышает значение 0,9, что говорит об их очень тесной связи и хорошей возможности сортировки.

Рисунок 10. Связь массы капсюля Federal Premium GM205M и массы ударного состава, полученная измерениями для разных выборок капсюлей из разных коробок

Обобщая исследования по капсюлям Federal Premium GM205M можно рекомендовать отсортировать капсюли с массой ∆_Y = 4 мг от среднего значения (в нашем случае это меньше 234 и больше 242 мг) для удержания скорости в диапазоне 2-3 м/с от номинала и посмотреть, устроит ли вас такой разброс скорости. Отбраковка также страхует от случайно попавших в коробку капсюлей с непонятными большими отрывами по массе. Более жесткая отбраковка более 234 и менее 242 мг для этих капсюлей вряд ли целесообразна. Для менее ответственных случаев отбраковка этих капсюлей с целью ограничения отклонения скорости пули не требуется.

Мы не встречали информации о неподжиге пороха капсюлями Federal Premium GM205M в зимних условиях, поэтому стрелки сами должны определить целесообразность сортировки этих капсюлей на зимние и летние. Если они найдут эту операцию полезной, то для применения капсюлей Federal Premium GM205M в условиях отрицательных температур мы рекомендовали бы отсортировать капсюли с массой больше 240 – 242 мг. В этом случае для стрельбы в зимних условиях будет отобрано 10 - 20% капсюлей, в которых вероятность попадания капсюлей с массой ударного состава менее 20 мг будет менее 5 - 7%. Остальные капсюли с меньшей массой можно использовать в условиях положительных температур.

С капсюлями Federal Premium GM210M по результатам тестов с пулями ELD-M 140 gr (a) и Mega 155 gr (б), как мы писали выше, получена почти функциональная и неожиданно очень сильная связь массы ударного состава и скорости пули в диапазоне 34-38 мг (рис. 3). Обе зависимости показывают довольно сильное влияние массы ударного состава на скорость пули – изменение массы состава на 1 мг вызывает изменение скорости пули на 2 м/с. Учитывая, что масса капсюля по нашим замерам изменяется в диапазоне 344-360 мг и даже в отдельных коробках в диапазоне 336-361, то есть, на 16-25 мг, логично было бы время от времени ожидать очень значительных отклонений скорости, вызванных соответствующим отклонением массы ударного состава. В действительности, как мы уже выяснили, значительные отклонения массы капсюлей Federal Premium LR GM210M могут быть вызваны попаданием в выборку чашек и наковален с другой массой. Из-за большего разброса массы металлических деталей капсюля и появления их с разной массой в одной коробке, а также из-за относительного меньшего разброса массы состава (Ϭ_х/Ϭ_Y = 1,49) их отбраковка менее эффективна в сравнении с капсюлями Federal Premium GM205M. Но поскольку мы наверняка не знаем, вызвано отклонение массы капсюля в конкретной коробке металлическими деталями другой массы или ударным составом, мы бы сразу «на всякий случай» рекомендовали отсортировать капсюли Federal Premium LR GM210M (в нашей партии с массой меньше 350 и больше 358 мг), подстраховавшись от случайных капсюлей со слишком малой или слишком большой массой ударного состава. Как пример, мы нашли в одной коробке капсюли массой 336 и 337 мг, по которым до отстрела нельзя было определить, обусловлено это недопустимо малой массой ударного состава или металлическими деталями с очень малой массой. Учитывая сильную зависимость скорости пули от массы капсюля, для удержания скорости в пределах 2 м/с нужно было бы ставить очень жесткое ограничение на диапазон массы ударного состава 35 ≤ Y ≤ 37 мг. Но даже если пытаться удержать массу этих капсюлей в диапазоне 353≤ А ≤ 355 мг, все равно из-за большого отношения Ϭ_х/Ϭ_Y более 12% капсюлей будут иметь массу ударного состава, выходящую за границы этого диапазона. При этом мы вынуждены будем забраковать более 70% всех капсюлей (рис. 11), что конечно неприемлимо. На рис. 11 оставшиеся после отбраковки капсюли изображены синим и красным цветом, негодные капсюли квадратами, а годные по массе состава, но отбракованные серыми треугольниками, их очень много. Поэтому в отношении капсюлей Federal Premium GM210M придется смириться с тем, что ограничить отклонение скорости в пределах 2 м/с конкретно с этими капсюлями в этой винтовке и с этим порохом не удастся.

а)

б)

Рисунок 11. Диаграмма статистической связи массы капсюля и массы состава капсюлей Federal Premium GM210M и карта отбраковки по массе капсюлей 353≤ А ≤ 355 мг.

Для практики мы рекомендуем ограничиться отбраковкой в диапазоне 350 – 358 мг и ожидать менее значительных отклонений скорости, чем совсем без отбраковки, или взять другие гильзы с капсюльным гнездом под малый капсюль, или капсюли меньшей мощности, или установить диапазон отбраковки насколько считаете возможным и просто учесть, что эти капсюли в этой винтовке будут давать разброс скорости пули больше 2 м/с от номинала. Совсем без отбраковки вы можете получить отклонение скорости больше 7 м/с в обе стороны от среднего значения.

Чтобы можно было представить, как на практике будут выглядеть результаты такой отбраковки капсюлей Federal Premium GM210M, мы сделали еще один отстрел этих капсюлей из винтовки Blaser R8 в калибре 6.5х55 SE, порох VihtaVuori №165, пули Berger VLD 140 gr. Так как мы не делали никакой отбраковки, масса капсюлей изменялась на 24 мг в диапазоне 336 – 360 мг, а скорость пули изменялась на 15 м/с - от 802 до 817 м/с (рис. 12). Если бы перед снаряжением патронов отбраковали капсюли в диапазоне А ≤ 350 мг и А ≥ 358 мг, то получили бы изменение скорости на 8 м/с, то есть почти в два раза меньше. Чем обусловлено появление верхней группы из 5 выстрелов со скоростью 813 – 817 м/с в середине диапазона 348 ≤ А ≤ 355 мг к сожалению точно не установили, слишком много факторов влияния на скорость, кроме капсюлей.

Рисунок 12. Связь скорости пули и массы капсюля Federal Premium GM210M, винтовка Blaser R8 в калибре 6.5х55 SE, порох Vihtavuori №165, пули Berger VLD 140 gr

В данном случае определение массы ударного состава в отстрелянных капсюлях не проводилось. Но одной из возможных причин могло быть сочетание максимальной массы капсюльного состава и минимальной массы металлических деталей. Без учета этой группы из 5 выстрелов отбраковкой удалось бы удержать отклонение скорости в диапазоне 809 – 814 м/с.

Далее проведем анализ капсюлей КВБ-7М. Как следует из рис. 5, отклонение массы состава на 1 мг в исследованной винтовке и с этим порохом дает отклонение скорости на 1 м/с. Однако сортировка капсюлей КВБ-7М со смесью разных колпачков и наковаленок разной массы лишена смысла, поскольку даже в узком диапазоне А_min – А_max просто будут отбракованы капсюли с минимальной и максимальной массой металлических деталей независимо от массы состава в них. Это хорошо видно на рис. 14а. Чтобы получить возможность сортировки, мы разделили капсюли на 2 группы КВБ-7М-1 и КВБ-7М-2 по средней массе чашек и наковаленок. В итоге дисперсия массы металлических деталей в каждой группе резко сократилась, а дисперсия массы состава осталась прежней. Это позволило рассчитать и предложить для удержания скорости в заданных пределах 2 м/с оставить капсюли в диапазоне массы ∆_А = 3 мг от среднего значения группы, в нашем случае для КВБ-7М-2 это диапазон 322 – 328 мг. Для зимних условий предлагается отсортировать капсюли с массой выше 335-337 мг для группы КВБ-7М-1 и 327-329 мг для группы КВБ-7М-2.

Рисунок 13. Диаграммы статистической связи массы капсюля и массы ударного состава капсюлей а - КВБ-7М-1 и б - КВБ-7М-2

Партия капсюлей КВБ-7,62 имеет минимальный разброс металлических частей и ударного состава из всех исследованных. Возможно это случайность, но это факт. Если это так и в других партиях, то, на наш взгляд, эти капсюли можно применять без отбраковки. Чисто в профилактических целях мы рекомендовали бы отсеять капсюли в диапазоне ∆_А = 3 мг от среднего значения, в нашем случае с массой ниже 338 и выше 344 мг, более жесткий диапазон – 339 – 343 мг. Это снизит вероятность попадания капсюлей с массой состава меньше 39 и больше 42 мг, а также исключит возможные случайные капсюли с недопустимо большим отклонением массы ударного состава.

Распределение массы в капсюлях FIOCCHI Large Rifle похоже на распределение в капсюлях КВБ-7,62. Для тех, кто применяет эти капсюли, также рекомендуем диапазон ∆_А = 3 мг от среднего значения, в нашем случае 337 – 343 мг. Для применения капсюлей в зимних условиях можно рекомендовать отобрать их с массой выше 342-343 мг, если вы увидите риски неподжига пороха или затяжного выстрела. Нам неизвестно о случаях неподжига пороха капсюлями FIOCCHI Large Rifle при отрицательных температурах, также как и капсюлями Federal Premium GM210M. Поскольку средние значения массы капсюлей могут изменяться от партии к партии, точнее использовать рекомендации до диапазону ∆_А от среднего значения в партии.

Для капсюлей КВБ-223М рекомендуем диапазон ∆_А = 3 мг от среднего значения, то есть, в нашем случае «на всякий случай» сделать отбраковку массой меньше 222 и больше 228 мг, или меньше 220, убрав меньше капсюлей с маленькой массой. Но скорее всего это не приведет к заметному снижению разброса скорости пули, поскольку из-за слабой зависимости массы капсюля и состава в отбракованную часть капсюлей попадет лишь их небольшая часть с массой состава меньше требуемой. Тем не менее, вероятность попадания капсюлей с малой и большой массой ударного состава снизится. Капсюли КВБ-223 нашей партии показали намного меньший разброс. Однако в них связь массы капсюля и состава такая же слабая, как и у КВБ-223М. Поэтому их по тем же соображениям можно было бы ограничить пределами ∆_А = 3 мг от среднего значения, в нашем случае это 213–219 мг.

Сортировка капсюлей RWS 5341 с целью ограничить массу ударного состава из-за присутствия смеси колпачков и наковаленок разной массы в исследованных партиях будет неэффективна. Как указывалось, структура металлических частей и отношение разброса их массы и массы ударного состава капсюля с точки зрения эффективности отбраковки капсюлей достаточно принципиальны, а в данном случае мы имеем дело с большим разбросом металлических деталей из-за применения колпачков и наковаленок с разной средней массой. Чисто в профилактических целях контроля рекомендовали бы отсеять капсюли RWS 5341 массой меньше 330 и больше 340 мг или в случае выраженной двухмодовой структуры попытаться по условной границе разделить их на две группы, после чего у каждой отрезать оставшийся «хвост». Для зимних условий можно отсортировать капсюли с массой более 338–339 мг. Поскольку этот капсюль оказался наименее мощным из исследованных (что не является недостатком, а просто определяет его место), для него отбор капсюлей с большой массой состава для применения в зимних условиях, по нашему мнению, может оказаться особенно актуальным.

Как видно из диаграмм на рис. 14, при соотношении Ϭ_х/Ϭ_y ≥ 2 сортировка становится очень затратной и одновременно очень неэффективной несмотря на влияние капсюля на скорость пули, потому что становится большой доля ошибочно отбракованных и ошибочно принятых капсюлей по массе ударного состава. Эффективная сортировка капсюлей имеет смысл при Ϭ_х/Ϭ_Y ≤ 1,6, а при отношении разброса массы металлических деталей и состава больше Ϭ_х/Ϭ_Y ≥ 2,5 сортировка капсюлей с целью ограничения скорости вообще теряет смысл. Лучше найти капсюли с меньшим разбросом.

Рисунок 14. Диаграммы статистической связи массы капсюля и массы ударного состава капсюлей а – КВБ-7М, б – КВБ-7,62, в - FIOCCHI Large Rifle, г - RWS 5341, д - КВБ-223, е – КВБ-223М

Сортировку капсюлей можно и проводить и другим способом – взять большую упаковку, например, 1000 капсюлей, взвесить все капсюли и распределить их по коробкам с шагом, например, 1 мг или больше. Тогда в одной коробке будут капсюли с массой 236 мг, в другой с массой 237 мг, в третьей с массой 238 мг и так далее. «Хвосты» с незначительным количеством капсюлей можно отложить для обдувки гильз, загрязнения ствола или других менее ответственных выстрелов. Что дает такой подход? Мы провели такие исследования и получили следующие результаты. Например, для капсюлей Federal Premium GM205M при их одинаковой массе 237 мг средние значения массы металлических деталей и ударного состава составили 215 и 22 мг, а стандартное отклонение массы ударного состава Ϭ_Y составило 0,94 мг. Это означает, что масса ударного состава будет находиться в диапазоне 21,06 – 22,94 мг с вероятностью 68%, 20,12 – 23,88 с вероятностью 95%. Для сравнения, без сортировки капсюлей масса ударного состава для этих капсюлей будет находиться в диапазоне 18 – 26 мг с вероятностью 95%, то есть диапазон в два раза больше.

 В некоторых случаях установить статистически значимую связь массы ударного состава со скоростью пули не удается, однако наличие связи массы капсюля и ударного состава может иметь и другое значение - для контроля минимальной массы состава, ниже которой при отрицательных температурах или трудно поджигаемом порохе могут происходить неподжиг пороха или затяжной выстрел. Конечно, наряду с массой, на вероятность поджига пороха также может влиять отклонение в рецептуре ударного состава, приводящее к аномально медленному горению при низких температурах или к низкой воспламеняющей способности продуктов сгорания. Однако время от времени в коробке могут попадаться и отдельные капсюли со слишком маленькой массой ударного состава, которые, по нашему мнению, действительно могут быть причиной таких отказов в условиях сильно отрицательных температур или для трудно поджигаемых порохов. Критической можно считать вероятность безотказной работы капсюля по указанным событиям отказа менее 99%, хотя для самых ответственных выстрелов она должна быть выше. Нет сомнения, что производитель испытывает капсюли на безотказность в разных условиях применения. Однако он не в состоянии охватить все случаи, и главное, производитель никак не может отследить соответствие капсюлей условиям их применения стрелками. Например, часто стрелки применяют малые винтовочные капсюли КВБ-223 в импортных гильзах средних и больших калибров с медленно горящим или трудно поджигаемым порохом, что иногда закономерно приводит к неподжигу пороха, поскольку эти капсюли разработаны специально для патронов малых калибров и хорошо воспламеняющихся порохов с мелкими зернами.

Для установления связи массы ударного состава с вероятностью неподжига пороха или затяжного выстрела в условиях отрицательных температур необходимы специальные эксперименты, например, с применением методов функциональной избыточности. Для этого нужны капсюли с низкой массой состава, которые специально может изготовить только производитель. Не имея возможности таких экспериментов, из общих соображений и логики рекомендуем при подготовке ответственных выстрелов в зимний период отобрать для применения в условиях отрицательных температур капсюли с большой массой и не применять капсюли с малой массой, если вы чувствуете в этом необходимость. Например, вы хотите отобрать капсюли КВБ-7М с большой массой состава. Возьмем для примера данные из таблицы 3 для самого неблагоприятного случая смеси чашек и наковаленок – средняя масса капсюля m_A = 330 мг, Ϭ_A = 3,88, средняя масса колпачков и наковальни m_x = 290 мг, Ϭ_x = 3.71, средняя масса состава m_Y = 41 мг, Ϭ_Y = 1,13, отношение Ϭ_х/Ϭ_Y = 3,28 (рис. 14а). У них, как видим, большой разброс массы металлических деталей, сильно затрудняющий сортировку по массе ударного состава. Тем не менее, ставим задачу отобрать капсюли с массой состава более 40 мг. Для этого отбираем капсюли с массой более 335 мг. То есть, для зимних условий годные капсюли выбираются из верхнего «хвоста» распределения. Их в коробке из 100 штук может оказаться всего десяток, но вероятность попадания в эту выборку капсюлей с массой состава меньше 40 мг будет менее 7%. И это позволит спокойнее чувствать себя, например, на зимней ответственной охоте на медведя-шатуна или в зимних соревнованиях, где неподжиг пороха крайне нежелателен. Остальные капсюли вы примените в более теплое время.

В целях уменьшения вероятности неподжига пороха при отрицательных температурах полезно знать среднюю сравнительную мощность капсюлей разных производителей. Сравнение влияния исследованных капсюлей на скорость при их средней массе приведено на рис. 15. Из больших капсюлей наибольшую скорость создали капсюли Federal Premium GM210M, за ними следуют FIOCCHI Large Rifle, КВБ-7M, КВБ-7,62, и самую низкую скорость показал капсюль RWS 5341. На основании этого в предположении связи скорости с мощностью капсюля и вероятностью поджига пороха можно рекомендовать использовать в зимних условиях капсюли Federal Premium GM210M и FIOCCHI Large Rifle, за ними отобранные по максимальной массе КВБ-7M и КВБ-7,62. Капсюли RWS 5341 в зимних условиях по результатам наших исследований можно не рекомендовать к использованию по причине минимальной мощности, но вместе с тем по отказам у нас отсутствует информация, здесь важна статистика отказов, которой у нас нет. Из малых капсюлей максимальную скорость обеспечил капсюль Federal Premium GM205M, за ним следует КВБ-223М и минимальную скорость дал капсюль КВБ-223. В предположении, что скорость связана с вероятностью поджига пороха, можно рекомендовать использование капсюлей в зимних условиях в такой же последовательности.

Рисунок 15. Средняя скорость пули в зависимости от капсюля, а) винтовка Blaser R8 в калибре 6.5х55 SE, 1- FIOCCHI Large Rifle, 2 - KVB-7,62, 3 – Federal Premium GM210M, 4 - RWS 5341, 5 - KVB-7M; б) винтовка Кэлбли Панда в калибре 6РРС, 1 - КВБ-223, 2 – КВБ – 223М, 3 - Federal Premium GM205M

Сравнение скорости от применения малых и больших капсюлей в одинаковых патронах к нашему удивлению не выявило критических различий. Возможно, потому что большие капсюли имеют большее время горения состава, возможно, другая причина, возможно, опыты нужно повторить. В этих опытах с навеской пороха минус 2 грэйна от оптимальной средняя скорость с капсюлями КВБ-223М и КВБ-7М оказалась близкой, а с капсюлями Federal Premium GM210M превысила скорость от Federal Premium GM205M на несколько метров.

Капсюли могут не только не поджигать порох, но и давать осечки. Однако причины осечек другие, по нашим данным они не связаны с массой ударного состава. Мы изучили несколько капсюлей КВБ-223М, которые дали осечку при многократном взведении ударника. Масса ударного состава у них была в пределах нормы, и они срабатывали при нагреве, что говорит и о вероятном соответствии рецептуры. Скорее всего основные причины осечки могут быть не в отклонении рецептуры, а в каких-то механических производственных дефектах, или в пережатии капсюля при посадке, когда между дном колпачка и острием наковаленки ударный состав разрушен или даже раздвинут и его там нет вообще. Возможно, причина осечек скрыта в толщине и материале мембраны, которая частично демпфирует удар по составу между бойком и наковаленкой, возможно, в разной чувствительности состава к удару. Без специальных исследований вместо фактов можно лишь строить разные предположения.

В заключение можно сказать, что мы понимаем, сортировкой капсюлей будут заниматься далеко не все даже из тех стрелков, у которых имеются точные лабораторные весы и желание снизить разброс начальной скорости пули. Это рутинная, довольно трудоемкая и к тому же не безопасная операция, которую надо проводить крайне осторожно. Капсюль сделан так, чтобы ударный состав детонировал от удара или высокой температуры, и это обязательно произойдет, если вы не будете соблюдать правила безопасного обращения с капсюлями. Высокотемпературная волна и скорость разлета металлических частей капсюлей впечатляют, они способны наносить очень серьезные травмы! Вредны для здоровья и шлаки (в числе которых триоксид сурьмы и другие), остающиеся в колпачках капсюлей после срабатывания. Их нужно удалять с соблюдением всех мер безопасности, стандартных для работы с химически опасными веществами.

Для ответственных соревнований конечно лучше закупить матчевые (Benchrest) капсюли и забыть о сортировке. Но судя по нашим исследованиям, для спортсменов просто не существует в природе каких-то суперстабильных стандартных капсюлей, дающих одинаковую скорость, а Benchrest капсюли доступны далеко не всем стрелкам и тоже, как мы показали, имеют разброс по массе ударного состава. По видимому, как и в случае с пулями, есть немного хороших и много не очень хороших партий капсюлей, есть смеси капсюлей с разными массами металлических деталей, есть стандартные и матчевые, с большим или меньшим разбросом характеристик, и надо знать, как ими правильно пользоваться для достижения стабильной скорости. Для тех, кому важно иметь очень стабильную скорость и кто готов проделывать рутинную работу, мы предоставили эту информацию и привели алгоритм сортировки [4].

Остался открытым вопрос с разбросом массы мембраны, который мы не смогли точно определить. По нашим оценкам, она влияет на полученные результаты измерений в пределах нескольких десятых миллиграмма, но необходимо уточнение.

Работа выполнена в интересах спортивного стрелкового сообщества по инициативе и на собственные средства авторов. За пределами статьи остались многие вопросы и многие детали влияния капсюлей и других компонентов патрона на начальную скорость пули. Надеемся, наши эксперименты продолжатся и мы опубликуем результаты новых исследований об их влиянии на винтовочный выстрел в спортивной стрельбе.

ВЫВОДЫ:

1. Проведенные исследования показали влияние отклонений массы ударного состава капсюлей в пределах производственного разброса на начальную скорость пули в диапазоне 6–15 м/с. Это приемлемое отклонение для многих задач спортивной стрельбы и охоты, поэтому мы подтвердили, что в большинстве не очень ответственных случаев сортировка исследованных капсюлей не требуется. Однако для крупных соревнований можно попытаться снизить отклонение скорости путем сортировки капсюлей, поскольку такие отклонения в ф-классе и бенчресте, а также в стрельбе на дальние дистанции в сочетании с влиянием других факторов могут оказаться критическими для точного попадания в цель и для победы.
2. В бытовых условиях спортсмены могут контролировать только массу капсюля. Но даже исследуя процесс срабатывания капсюлей, нельзя предсказать, как поведет себя другой конкретный капсюль из выборки, поскольку тот, который использовался в эксперименте, уже сработал и не может быть использован второй раз. Если это возможно сделать без нарушения целостности и работоспособности капсюля, то только по его массе. Поэтому сортировка капсюлей по массе может помочь в спорте в решении вопросов ограничения скорости пули или безотказности выстрела.
3. Путем взвешивания большого количества капсюлей и их составляющих получены статистические характеристики, которые позволяют проводить сортировку капсюлей по массе с прогнозируемыми результатами.
4. Необходимым условием эффективного контроля разброса скорости по массе капсюля является наличие связи массы ударного состава, с одной стороны, со скоростью пули, а с другой стороны, с массой самого капсюля. То есть, в основе методики отбраковки капсюлей должны лежать две зависимости: зависимость скорости пули от массы ударного состава и статистическая связь разброса массы ударного состава и массы капсюля. Обе зависимости должны быть статистически значимые.
5. Измерения массы основных компонентов капсюлей (колпачка, наковальни, ударного состава) разных производителей капсюлей для спорта и охоты показали, что в одной партии капсюлей или даже в одной коробке могут встречаться колпачки и наковальни разной массы, что в этом случае сильно затрудняет или даже делает невозможным контроль массы ударного состава по массе капсюля. Отношение разброса суммы массы колпачка и наковальни Ϭ_x к разбросу массы ударного состава Ϭ_Y для исследованных капсюлей составило 0,7–3.88. Установлено, что при отношении Ϭ_x/ Ϭ_Y ≥ 1.6 эффективность отбраковки капсюлей падает, поскольку критически увеличивается число ложно отбракованных и ложно принятых капсюлей, а при Ϭ_x/ Ϭ_Y ≥ 2.5 сортировка теряет смысл, поскольку будет отбраковано много фактически годных и не отбраковано много фактически негодных капсюлей.
6. По результатам исследований рекомендовано для соревнований по ф-классу, бенчресту на дальние дистанции и высокоточной стрельбе на дальние дистанции с применением стандартных капсюлей контролировать их массу и отбраковывать «хвосты» распределений в пределах 3-4 мг от среднего значения. Для оценок по исследованным капсюлям можно пользоваться базовыми распределениями рис. 1 и в табл. 3. Для определения границ отбраковки других капсюлей и калибров винтовок нужны расчеты и эксперименты, включающие оценку влияния массы ударного состава на скорость пули и установление статистической связи между массой капсюля и состава в конкретных винтовках и патронах. По нашим оценкам, разумно отбраковывать 5-30% стандартных капсюлей в зависимости от задачи удержания разброса скорости в определенных пределах. При этом отбракованные капсюли, конечно, не будут выбрасываться, а могут использоваться в менее ответственных выстрелах или будут разделены на зимние и летние.
7. Рекомендованы следующие диапазоны ∆_А по массе капсюлей для спорта для удержания скорости пули в диапазоне 2-4 м/с: Federal Premium GM205M и GM210M соответственно 4 и 3 мг, КВБ-7М, КВБ-223, КВБ-223М и КВБ-7,62 соответственно 3, 3, 3 и 3 мг, FIOCCHI – 3 мг, RWS 5341 – 4-6 мг.
8. Отбраковка капсюлей по массе также может оказаться полезной при высоких требованиях по поджигу пороха при отрицательных температурах. Для этого мы бы рекомендовали делать выборку 15-20% самых тяжелых капсюлей из коробки. Более точные рекомендации возможны после проведения направленных испытаний по определению связи массы ударного состава с вероятностью неподжига пороха или затяжного выстрела.
9. Взвешивание капсюлей также поможет установить присутствие в коробке капсюлей с разной массой колпачков и наковаленок и подозрительных капсюлей с большим отрывом по массе, что помогает понять качество приобретенных капсюлей и снижает вероятность отказа за счет удаления дефектного капсюля. Чтобы ответить на вопрос, могут ли колпачки и наковальни с разной массой повлиять на разброс скорости или они влияют только на вероятность «пробоя» капсюля при высоких давлениях в стволе, нужны дополнительные данные. Производителям хотелось бы рекомендовать не смешивать колпачки и наковаленки с разными средними массами в производстве капсюлей для спортивных целей, маркируя соответствующим образом упаковки, чтобы дать стрелкам возможность в случае необходимости снизить разброс скорости за счет отбраковки капсюлей по массе.
10. Представленные в статье данные верны только для исследованных диапазонов и условий. Хотелось бы, чтобы кто-нибудь из исследователей повторил или расширил наши эксперименты, исследовав другие типы капсюлей, другие пули, пороха и гильзы, другие калибры винтовок, чтобы подтвердить результаты, обнаружить ошибки или добавить новую ценную информацию.
11. Следует обратить внимание на то, что операция взвешивания капсюлей является опасной и ее нужно проводить крайне осторожно с применением защитных средств.

Список литературы:

1. Баллистический калькулятор Борисова. Профессиональная версия. [Электронный ресурс] URL https://www.strelokpro.online/guns/ballistic/calc/pro/index.htm (Дата обращения: 30.01.2024).
2. Барнесс Джон [Электронный ресурс] URL https://www.6mmbr.com/primerpix.html (Дата обращения: 30.01.2024).
3. Богословский В.Н., Кадомкин В.В., Жуков И.Г. Метод настройки спортивной винтовки на экстремальную кучность в зависимости от соотношения факторов кучности. // Universum: технические науки. - 2022.- № 11(104). С. 4–14
4. Богословский В.Н., Кадомкин В.В. Статистический контроль массы детали по массе изделия. // Universum: технические науки. - 2024.- № 2 (119). С. 66–75
5. Вентцель Е.С. Теория вероятностей; Учебник для вузов. - 6-ое изд. - М.: «Наука», 1999 - 576с.
6. Дроздова И.И., Жилин В.В. Генераторы случайных и псевдослучайных чисел // Технические науки в России и за рубежом: материалы VII Междунар. науч. конф. (г. Москва, ноябрь 2017 г.). — Москва: Буки-Веди, 2017. — С. 13–16. — URL: https://moluch.ru/conf/tech/archive/286/13233. (Дата обращения: 30.01.2024).
7. Записки Флинта: Магнум-капсуль и начальная скорость. Часть 1. [Электронный ресурс] URL https://forum.guns.ru/forummessage/12/219955.html (Дата обращения: 30.01.2024).
8. Жуков И. Г. «Идеальный выстрел – это просто!» Москва: Издательство “Издание книг КОМ», 2023, 416 с.
9. Ерохин Б.Т., Богословский В.Н. Теория тепломассообменных процессов и проектирование систем запуска РДТТ. Москва: Лидер-М, 2008, 382 с.
10. Кадомкин В.В. Применение численных методов в теории надежности систем защиты: Учебно-методическое пособие / Кадомкин В.В., Журавлев, С.И., Трубиенко О.В. - М.: МИРЭА – Российский технологический уни верситет, 2020 -144с.
11. Капсюли винтовочные и пистолетные. Сравнение, обсуждение и применение.. [Электронный ресурс] URL http://talks.guns.ru/forum/12/191154.html (Дата обращения: 30.01.2024).
12. Капсюль. Википедия. [Электронный ресурс] URL https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B0%D0%BF%D1%81%D1%8E%D0%BB%D1%8C (Дата обращения: 30.01.2024).
13. КВБ-7 или КВБ-7М? [Электронный ресурс] URL https://forum.guns.ru/forummessage/12/2795144.html (Дата обращения: 30.01.2024).
14. Слеповичев И.И. Генераторы псевдослучайных чисел //Studylib. [Электронный ресурс] URL https://studylib.ru/doc/6222742/slepovichev-i.i.-generatory-psevdosluchaynyh-chisel-2017-1. (Дата обращения: 30.01.2024).
15. Стив Черницки. Тесты капсюлей. Журнал Калашников (Декабрь 1985)
16. Winchester USA Готовые большие капсюли для винтовок. [Электронный ресурс] URL https://gunsab.com/ru/product/winchester-usa-ready-large-rifle-match-primers-box-of-1000-10-trays-of-100-in-stock/ (Дата обращения: 30.01.2024).